黑水河水电站综合说明.doc

1综合说明1.1绪言黑水河水电站位于定西地区岷县黑水河乡境内的洮河干流上，根据1991年甘肃省水利水电勘测设计院完成的《洮河干流西宁庄～九甸峡河段水能开发补充规划报告》，在西宁庄～马莲滩河段中规划有六级梯级电站，分别为：小族坪、坎铺塔、刘家浪、黑水河、冰桥湾和古城。黑水河电站是该段中的第四级电站，地理位置详见平面位置示意图。1997年初，我院受岷县电力局委托对岷县黑水河电站进行了可行性研究工作，并完成了《岷县黑水河水电站可行性研究报告》、《岷县黑水河水电站可行性研究补充报告》。根据报告及有关成果，主要结论意见如下：(1)黑水河电站属洮河中游西宁庄～马莲滩段内的第四级电站，开发方式推荐河床式方案。(2)电站坝址初选在三十里铺村牙坞沟口上游350m处，正常蓄水位2353.5m，总装机1.5万KW。(3)工程区地质条件良好，库坝区无重大地质问题，基岩岩性主要为板岩及灰板岩，满足基础强度要求，当地建筑材料丰富，数量及质量满足工程要求。(4)工程修建仅有少量土地淹(浸)没，不涉及人口迁移，对环境无不利影响。(5)工程静态总投资13778. 41万元，静态单位千瓦投资9186元/KW，计入价差予备费后总投资15500万元。(6)工程施工期为30个月。(7)工程国民经济评价各项指标较好，财务评价指标均在规范规定范围之内，从敏感性分析看具有一定的抗风险能力。因此，本电站在经济上是合理的。1998年2月20日甘肃省工程咨询中心对可研补充报告进行了评估论证，3月正式以甘咨项［1998］016号文“岷县黑水河水电站工程可行性研究评估报告”上报省计委，评估的主要结论为：1、岷县利用当地丰富水能资源开发建设小水电项目，符合国家优先发展能源工业的产业政策，也符合我省洮河干流水能开发规划，其建设对改变岷县缺电状况，促进工农业生产和经济发展将起重要作用，项目的建设是必要的。2、采用河床式开发能充分利用水能资源，装机1.5万KW规模基本适宜，工程总布置和设计方案基本可行。3、本工程建成后，以自发自用为主，大电网调节为辅，因此，对县电网统一规划，并积极落实用电负荷与上网电价。4、设计部门在初步设计阶段要认真研究解决评估中提出的工程设计问题，优化设计方案。5、建设单位必须抓紧落实建设资金的来源。并尽快办理土地征用等有关手续，做好各项前期工作。 1998年6月我院与岷县电力局签订了初步设计合同，随后进行了现场勘测工作，根据咨询中心的以上意见，针对坝轴线优选、水库区重点可能渗漏地段、古河道的渗流稳定性及天然建材等问题，进行了工程地质勘察，完成了《岷县黑水河水电站初步设计阶段工程地质勘察报告》。2001年8月我院根据初设阶段勘察成果，完成了初步设计初稿，初稿完成后省电力局龙源、明珠集团公司先后与岷县政府洽淡开发事宜，认为黑水河电站开发方式适宜、建设条件优越，是一个良好的电源建设点，唯有装机规模偏小。为此龙源公司委托我院对初稿进行了进一步的优化。2002年11月15日我院完成了“岷县黑水河水电站优化论证意见”，随后12月12日省电力局内部召开了“岷县黑水河电站工程审查会”对初步设计初稿和优化论证意见进行了审查，肯定了优化后的正常蓄水位、装机规模、机组选型等；并提出取消厂房底孔排沙道、对厂房左右岸方案加以论证等建议。会后我院根据以上意见和建议进行了认真的修改和补充工作，完成了第二次修改稿。2003年5月31日明珠集团公司召开了“岷县黑水河水电站工程”予审查会议，邀请华研咨询公司专家再次对第二次修改稿进行了预审，会议就厂房左右岸布置的导流方案、电气主接线、快速门的设置等问题提出了意见和建议，会后我院及时进行了修改和说明，在前述工作的基础上完成了《岷县黑水河水电站初步设计报告》。1.2水文、气象 洮河是黄河上游的一级支流，发源于甘、青两省交界的西倾山东麓，由西向东流径岷县折向北流，至永靖县境内汇入黄河刘家峡水库，全长673.1km，流域面积25527km2，干流平均比降2.8‰。工程所处位置是洮河干流中游的西宁庄～九甸峡河段。该河段西宁庄至岷县县城附近河道呈东南流向，长约40km，岷县县城以下河道折向西北方向，至陈旗长约50km。在长90km的河段内，形成洮河大河弯。该河段总落差约208m，水能资源丰富。黑水河电站为河床式无调节电站，电站枢纽距已建刘家浪电站6.34km，枢纽以上控制流域面积13848km2，占总流域面积54%，多年平均流量103m3/s，天然径流总量约32.5亿m3，多年平均悬移质输沙量218万t，多年平均含沙量0.67kg/m3,侵蚀模数157t/km2。推移质按悬沙的5%考虑，推移质输沙量为10.9万t，多年平均总输沙量228.9万t。不同频率年平均流量成果见表1.2—1，不同频率洪峰流量成果见表1.2—2。黑水河电站不同频率年平均径流量表1.2—1多年平均流量（m3/s）CvCs/Cv不同频率设计值15%25%50%75%85%1030.32.513512199.280.672.0不同频率洪峰流量表1.2—2F(km2)均值（m3/s）不同频率0.5%1%2%3.33%5%10% 13848586223019501680148013201060流域内为高原大陆性气候，由于地形变化较大，上、中游高寒阴湿，下游属温带半干旱气候，电站区平均海拔高程2350m左右，冬季寒冷，夏季凉爽，多年平均气温5.7℃，平均最高气温13.2℃，平均最低气温0℃，极端最高气温31.5℃，极端最低气温－26.3℃，年降雨量588.2mm，年蒸发量1192.2mm，年日照时数2239.5h，平均相对湿度69%，最大风速24m/s，最大冻土深75cm。1.3库坝区工程地质条件1.3.1区域地质工程区属构造剥蚀中山区河谷地貌，河谷底部宽阔平坦，洮河呈曲折的深切“U”型峡谷，宽60～180m，切深15～26m，河谷两岸Ⅱ级阶地在区内最为发育，构成了河谷内平坦的川台地。在工程区内洮河两岸的Ⅱ级基底阶地之下，有基座切割较深的古河道隐伏，库区唯一可能产生渗漏的通道，是埋藏于坝址右岸三十里铺村Ⅱ级阶地中贯通着库坝上下游的古河道。工程区出露的岩层为三迭系中统第二岩性组，浅变质石英砂岩、板岩及中薄层灰岩，各岩性呈夹层或互层组合，层理清晰，与工程有关的有Tb—12、Tb—22和Tb—32三个岩性组，第四系松散堆积物主要有全新统(Q4)现代河床及Ⅰ、Ⅱ级阶地冲积砂壤土、漂卵砾石层等。工程区处西秦岭复杂褶皱带，洮河复式向斜中段北翼次级褶皱，三岔— 三十里铺复式背斜纵贯整个工程区，两翼次褶曲和断裂构造发育，地震活动较为频繁，据2001版1：400《中国地震烈度区划图》，黑水河地区属7度地震区。1.3.2库区工程地质电站库区由两岸Ⅰ、Ⅱ级阶地基座围成，呈宽60～180m的峡谷型水库。纵贯整个库坝区的古河道与水库占据的现代河道峡谷交叉切割，受其影响，水库在古河道贯通的坝上下游的右岸Ⅱ级阶地段出现渗漏等工程地质问题，并在Ⅰ级阶地的甘寨村东、郭哈村西一带有一定的浸没影响。近坝右岸三十里铺村Ⅱ级阶地下，古河道内的地下水因受三十里铺沟地表水及地下水潜流的补给，向古河道进出口两端排泄，在古河道中段形成一个明显的地下水分水岭，受地下水年变幅的控制，估算最大渗漏量908.8m3/d。在丰水季节，由于受地下水分水岭顶托，沿古河道渗漏量极小，水库蓄水后古河道水位有所上升，但仍在阶地漂卵石层，不会对右岸的村庄产生浸没及渗透破坏。库区左岸浸没82.7亩，古河道露头端塌岸损失仅22.1亩，故对古河道适当进行护岸及防渗处理。1.3.3坝区工程地质条件坝址位于三十里铺村北侧洮河干流峡谷中，坝线在三十里铺沟口上游100m处。左岸发育Ⅰ、Ⅱ级基座阶地，右岸发育Ⅱ级基座阶地，Ⅱ级阶地在两岸对称发育，阶面宽广，高出河床16～21m。坝线左右坝肩置于两岸阶地基座中，岩面高程2353～2356m，基岩岩性为Tb—12 板岩与灰岩的夹层或互层，属一次级背斜构造，其核部从河床泄冲闸坝基中通过，与河道走向基本一致。两翼岩层走向与坝线近于直交，有f13、F45小断层通过坝中，破碎带宽0.1～0.8m，对建坝影响不大。坝基岩体透水性中等—较严重，Ⅲ级岩体约占坝基76%，Ⅳ级岩体占24%，地基承载力［Ｒ］＝0.4～1.2MPa，砼与岩体的摩擦系数f=0.5～0.6，工程地质清晰，无重大工程地质问题。由于坝基岩体质量相对差异较大，需对坝基岩体做固结灌浆处理。1.3.4天然建筑材料工程区天然建筑材料储量和质量可满足需求，开采运输条件便利。围堰防渗土料最大运距3km，储量39.21万m3。砼粗细骨料最大运距5km，砂储量6.68万m3，砾石储量21.3万m3。块石料最大运距8km，储量0.805万m3。1.3.5工程测量本工程高程系统沿用可研阶段建立的刘家浪高程系统，水准线从可研阶段布设的IVBM03起闭，沿厂坝区布设四等闭合水准线路一条，该系统与56年黄海高程系的差值＋3.803m。工程平面控制为二级闭合导线，其高程以红外测距的三角高程测定，坐标系为1954年北京坐标系。1.4工程任务与规模岷县为我省定西地区的高寒阴湿县，全县辖23个乡，总人口43.5万人。据1999年统计全县工农业总产值为4.85亿元，其中工业总产值2.15亿元，农业总产值2.7亿元，乡镇企业总产值2.53亿元，人均国民收入1113元，农民人均收入1200元。户通电率91.2%。 根据岷县“十五”规划，到2005年乡以上工业总产值、乡镇企业总产值、农民人均收入均翻一番，分别达到2.5亿元、6.7亿元和2200元。届时，全县综合用电负荷将达到5.57万KW，年需电量将达到2.39亿KW.h。岷县现有110KV变电所一座，主变容量20000KVA；35KV变电所七座，主变容量26230KVA，已基本形成了以地方小水电为基础，依托大网，以城关35KV变电所为中心的岷县小电网。县内电源主要依靠刘家浪电厂(装机容量4×2MW)。按1997年统计资料，全年发电量3800万KW·h，目前在建的古城电站总装机容量25.5MW，多年平均发电量12620万kw.h。根据当地地形、地质条件，在充分利用水能资源的前提下，经水能、经济分析比较，确定黑水河电站为河床式开发，电站主要以发电为主，总装机容量21.5MW，保证出力(P＝85%)4821KW，多年平均发电量为9080万KW·h，装机年利用小时数4223h。1.5工程布置及主要建筑物本电站以发电为主，确定为河床式开发方式。主要由挡水泄水建筑物(泄冲闸、溢流坝)、电站厂房、左右岸副坝及开关站和生活区等设施组成。本工程属Ⅳ等工程，规模为小(1)型。主要建筑物属4级，次要建筑物属5级。防洪标准为：设计洪水重现期三十年一遇，相应洪峰流量1480m3/s；校核洪水重现期二百年一遇，相应洪峰流量2230m3/s。 坝址位于三十里铺沟口上游约100m处的洮河干流上。根据地形、地质条件布置枢纽坝顶总长209.96m，自河道左岸向右岸布置有左岸副坝段长60m；厂房段长68.96m；泄洪段长61.0m；右岸副坝段长20m。泄洪段采用闸坝集中布置型式，设3孔泄冲闸和3孔溢流坝。3孔泄冲闸为潜孔式闸，闸孔尺寸为7.5×5m(宽×高)，弧形闸门，下游采用底流式消能。3孔溢流坝为实体砼重力结构，剖面为WES堰型，堰顶设有平板式工作闸门和检修闸门，闸孔尺寸7.6×5.5m(宽×高)，下游采用底流式消能。厂房段布置于河道左侧，厂内装有4台轴流定浆水轮发电机组，从左向右为安装间和主机间两部分，从上游向下游为主厂房和副厂房，主机间长53.06m，安装间长15.90m，主机间为两机一段。主厂房内安装一台75／20t电动双梁桥式起重机，跨度Lk＝12.5m。副厂房内分设有中央控制室、高低压开关室、电工室、通信室、仪器仪表室及空压机室等，辅助性生产设施布置于厂外。厂房上游为进水流道，进口尺寸7.7×8.5m(宽×高)，共四孔，每孔均设有主、副拦污栅及检修门(共槽)和事故工作门，电站尾水底板以1：4反坡与河道顺接，下游设厂坝分流导墙。右岸副坝及左岸靠厂房段的35m副坝均为砼重力式挡水结构，坝内设有门库。左岸其余副坝段上游侧设砼防渗墙，防渗墙背侧夯填砂砾石做上坝公路。电站生产管理区及辅助性设施布置在左岸的Ⅱ级阶地上。由于电站与县城相距11. 2km，生活福利区考虑设在岷县县城，这样可减少辅助性机构，对职工生活较为有利。1.6水力机械根据电站工作水头及我国水轮机型谱，结合洮河水量分配特点和流域内电站机组运行情况，该电站选用“三大一小”4台轴流定浆式水轮发电机组。电站总装机容量21.5MW，大机单机容量6MW、小机单机容量3.5MW。主要机械设备选型如下：(1)水轮机型式：轴流定浆轴流定浆台数：31型号：ZD580—LH—300ZD580—LH—240转轮直径：D１＝3.0mD１＝2.40m设计水头：Hr＝13.0mHr＝13.0m额定流量：Qr＝55.4m3/sQr＝32.2m3/s额定转速：n=166.7r/minn=214.3r/min额定出力：Nr＝6309ＫＷNr＝3688ＫＷ(2)调速器型号：WT-80BWT-5000台数：31型式：微机单调节调速器型式：微机单调节调速器（3）油压装置 型号：HYZ-2.5台数：4额定油压：2.5Mpa。(4)桥吊型式：电动双梁桥式起重机型号：QD75／20T启吊吨位：75／20Ｔ跨度：LK＝12.5m1.7电气岷县的水能资源极为丰富，目前正在建设的古城电站和即将开发的黑水河电站，总装机容量为47MW(黑水河电站为21.5MW，古城电站为25.5MW)。两电站的开发建设，可使岷县地方电能比例加大。为此，根据规划，新建西川110kV变电所，与岷县110KV变电所并后接入大网，建成后可加大电网的覆盖面，促进地方工业的发展。拟建的西川变电所距县城以西3km，距黑水河电站8.2km。黑水河电站发电机出口电压10.5KV，电站出线电压35KV，发电机侧(10.5KV)采用单母线分段接线，升高电压侧（35KV）采用单母线不分段接线方式。发电机母线出线两回，一回供近区负荷，一回备用。升压站高压侧设出线两回，一回至拟建的西川110KV变电所，与岷县110kV变电所相并后接入系统主网，另一回备用。电站设35KV升压站，布置容量16000KVA主变一台和容量12500KVA主变一台。厂用电总运行负荷800kVA，电压选定为380/220V。选择2台250 kVA和1台160kVA的厂用变压器，一台接在电站的10.5kV母线上，另一台接在38.5kV出线开关外侧，第三台高压侧从左岸10kV线路接引，作电站事故保安电源，厂用电为单母线分段接线方式。主要电气设备选型如下：(1)发电机型号：SF6000—36／4250SF3500—28／3250台数：31额定电压：10.5KV10.5KV额定电流：421A241A额定容量：7.500MVA4.375MVA额定功率因数：cosΦ＝0.8cosΦ＝0.8(2)主变压器型号：SF９－16000／38.5SF９－12500／38.5台数：11额定容量：16000KVA12500KVA额定电压：38.5±2×2.5％／10.5KV(3)励磁装置型号：FJL-2CB1A台数：4（4）厂用变压器型号：SC-250/10.510.5±5%/0.4kv台数：1 型号：S9-250/38.538.5±2x2.5%/0.4kv台数：1型号：S9-160/10.510.5±2x2.5%/0.4kv台数：11.8金属结构根据水工布置，电站金属结构共设9种型式20套水道控制设备，总用钢重约1079.5t，其中闸门及拦污栅重量约661t，埋件重量约300t，自动抓梁、轨道、锁锭梁及拉杆等附件重量约118.5t。同时配置相应启闭设备共5套，其中坝顶门机和尾水台车各1台，液压式启闭机3台。各闸门数量分布如下：(1)溢流坝分别设3扇平板工作闸门和1扇共用检修闸门。(2)泄洪冲沙闸分别设3孔弧型工作闸门和1扇共用检修闸门。(3)电站进口分设4扇事故平板门和1扇共用检修门，在检修门前分设主拦污栅4扇和共用副拦污栅1扇。(4)电站尾水设4扇检修闸门，供8孔尾水出流孔口检修用。所有上游平板门均采用坝顶共用门机启闭，泄冲闸弧门采用液压式启闭机操作，电站尾水平台闸门均采用共用台车启闭。1.9消防电站消防设计依据“预防为主、防消结合” 的原则。其消防总体设计方案，采用以水灭火为主、移动式灭火器为辅的灭火方式。在建筑物设计等方面，按防火和灭火要求确定厂区主要建筑物的防火间距和消防通道，在厂房和辅助生产厂房内部的布置上满足防火要求，配置灭火器材等。本电站消防用水取自电站机组蜗壳，经消防加压泵供至各消防供水单元。同时设100m3高位蓄水池两个，作为消防备用水源和生活水源。在主厂房内外设置有室内消火栓和室外消火栓，并在主、副厂房各层均设置移动式灭火设备，用以扑灭主、副厂房建筑可能产生的火灾。1.10水库淹没处理及环境保护本电站枢纽属低坝水库，为无调节迳流式电站，正常蓄水位2355.0m时，回水长约6.34km，库容积约490万m3。工程建成后淹没土地302.26亩，其中耕地117.6亩，荒坡地184.66亩。仅涉及两户人口搬迁。该电站枢纽由于坝高和库容有限，在水库建成后对下游用水不会带来不利影响，由于水电站属清洁无污染能源项目，只要在施工期合理控制和堆放工程弃渣，工程完工后及时恢复植被，可将对环境的影响控制到最低限度。1.11工程管理黑水河水电站及下游的古城电站均由甘肃电力明珠集团公司筹资兴建，根据“谁投资，谁受益，谁管理”的原则，两电站均由明珠公司拟定管理体制，组建统一的电站管理机构，负责对两电站的统一领导、统一管理，并服从省电网的统一调度。 本电站距黑水河县城约11.2km，主要交通道路是左岸的岷合省级公路，拟定电站总编制人员30人，其中管理和服务人员6人，生产运行人员16人，检修和工程管理人员8人。需生产及办公用房总建筑面积2100m2，其中生产及办公用房面积450m2，生活用房面积1650m2。考虑到电厂距县城较近，生活区集中在县城建设。初定电厂配套一定车辆作为生活及通勤用车。1.12施工组织设计该工程区距岷县县城11.2km，距兰州全程285km，右岸有清—维公路(乡级)、左岸有岷—合(作)公路(省道306)，岷县县城有国道212线穿过，枢纽上游8Km的野狐桥是沟通左右岸的交通点。工程区域濒临洮河，有较理想的施工生产和生活水源。工程区沿线有35KV(右岸)和10KV(左岸)输电线路通过，附近刘家浪变电所和县城城关中心变电所均可为本工程提供施工用电。工程从左岸至右岸依次布置由厂房、泄冲闸和溢流坝，根据厂房位于左岸的特点，导流布置为工期较短的“先厂后坝”的施工方案，即：Ⅰ期工程枯水期采用草土围堰围护左岸，进行纵向砼围堰和上下游横向土石围堰施工，利用右岸河床渲泄洪水；Ⅰ期汛期利用已完成围堰进行厂房和2孔泄冲闸施工，洪水继续由右岸河床渲泄。Ⅱ期工程修建右岸上下游土石围堰与纵向砼围堰围护右岸溢流坝和1孔泄冲闸施工，洪水由已完成的2孔泄冲闸渲泄。 由于枢纽建筑物集中，施工强度大，推荐采用以机械化为主、人工为辅的施工方法。工程总工期安排24个月，其中准备期1个月，施工期22个月，完建期1个月。主体建筑物工程量为：砂砾石开挖2.43万m3，石方开挖13.97万m3，砼及钢筋砼7.97万m3，浆砌石0.20万m3，弯扎钢筋2261.0t，金属制安1080.0t，永久房屋2100m2。主要材料用量：水泥1.5万t，木材1325m3，钢材571t。总劳动工日约36.6万工日，施工期平均人数610人，高峰人数1433人。1.13投资概算本工程总投资为15618.91万元。其中:建筑工程5386.04万元，机电设备及安装工程4507.64万元，金属结构设备及安装工程1735.04万元，临时工程817.97万元，水库淹没及补偿费168.6万元，其它费用1406.46万元，预备费（基本预备费6%）841.31万元。贷款利息755.85万元。1.14经济评价根据电力明珠集团公司意见本电站工程建设资金来源如下：固定资产投资的20%自筹，即自筹2972.61万元，不计息。其余80%申请银行贷款，贷款额11890.45万元，年利率5.76%，借款期限15年。另外，本次评价还计入了1%的银行贷款担保费，则实际计算利率为6.76%。财务评价：上网电价为0.285元/kW.h，借款偿还期为14.6 年。全部投资财务内部收益率达到10.10%，大于基准收益率10%；财务净现值86.05万元，大于零，投资回收期9.8年。投资利润率6.19%，投资利税率9.04%，资本金利润率32.16%。国民经济评价：按影子电价0.30元/kW·h分析计算，本水电站工程经济内部收益率为12.69%，高于社会折现率Is=12%；经济净现值（Is=12%）为584.50万元，大于零；经济效益费用比为1.040，大于1。敏感性分析：当工程投资、发电量等不确定因素在一定范围内变化时，上网电价均随之变化，财务内部收益率都大于财务基准收益率。但发电收益对经济评价指标较敏感。综上分析，从财务和国民经济评价看，各项指标均在规定值内，还贷能力也较强。具有一定的抗风险能力。因此，本项目在经济上是合理可行的。1.15结论与建议1.15.1结论(1)本工程的开发符合洮河中游西宁庄～马莲滩河段内的多级开发规划，是该段河流中的第四级电站。(2)工程区有上、下游水文测站,实测资料系列52年。黑水河电站以临近的岷县水文站为代表年并与上游作相关分析,水文成果详实可靠。工程设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为200年一遇，施工导流设计洪水标准为5年一遇。 (3)本区域工程地质条件简单，地质构造清晰，无大的工程地质问题。当地建筑材料丰富，质量及储量均可满足要求。(5)本电站正常蓄水位2355.0m，总装机规模21.5MW。厂内安装3台6000kw和1台3500kw的轴流定浆机组。(6)电站建成后，库区回水不会对上游刘家浪电站构成影响，对冬季可能壅冰年份，可采取暂时降低正常运行水位来加以解决。(7)工程修建淹没耕地少302.26亩，仅涉及两户人口搬迁，对可能浸没土地可采取堆渣复原方式恢复。故对环境影响是利大于弊。(8)电站总投资1.5618亿元，电站多年平均发电量9080万kw.h；年利用小时数为4223h；单位千瓦投资为6913元/kw，单位电能投资1.72元/kw.h。经济分析各项指标均满足规定要求。(9)工程建设总工期为24个月。其中主体工期22个月，准备期1个月，竣工收尾期1个月。(10)经济评价结果，按上网电价0.285元/kw.h计，电站投资回收期9.8年，还贷期14.6年，财务内部收益率10.10%，国民经济内部收益12.69%，均满足规范要求。从总体来看，本项目经济上是合理可行的。综上所述，修建黑水河电站技术上可行，经济上合理，是良好的水电资源开发点。1.15.2建议（1）建议尽快进行枢纽水工模型试验，以对设计方案进一步论证和优化。 （2）在施工阶段结合灌浆试验，对坝址基础的可灌性和基础地质问题进行先期的补充勘探，为设计和施工提供更详实资料。（3）黑水河电站在该河段待开发的三级电站中条件较好，建议作为先期开发项目，尽早开工建设。